JP2008020498A - Automatic focus detection device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an autofocus device utilizable for a substantially transparent non-stained cell or the like. <P>SOLUTION: An automatic focusing device for an imaging apparatus for photographing a subject having light transmittance and refractive index difference is equipped with: a differential image acquiring means for acquiring a differential image from images at a plurality of focal positions; a contrast calculation means for calculating the contrast value of the differential image; and a focusing position decision means for deciding the focal position to which the maximum value of the calculated contrast value is given. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は実質的に透明な被写体に対する自動焦点装置に係り、特に顕微鏡の自動焦点装置に関する。   The present invention relates to an autofocus device for a substantially transparent subject, and more particularly to an autofocus device for a microscope.

従来、例えば顕微鏡などの画像観察装置において、CCDなどの撮像素子で撮像された観察像を画像処理してコントラストを判定することによりオートフォーカス動作を行う装置、いわゆるコントラストAF方式のオートフォーカス装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in an image observation apparatus such as a microscope, an apparatus that performs an autofocus operation by performing image processing on an observation image captured by an image sensor such as a CCD and determining contrast, a so-called contrast AF type autofocus apparatus is known. It has been.

このような装置では、フォーカシングする画像領域において、例えば、隣接する画素の差分自乗和などで定義されるコントラスト値を演算できるようになっており、焦点位置を可変して、それぞれのコントラスト値を評価し、コントラスト値が最大となる位置を合焦位置と判定する。   In such an apparatus, in the image area to be focused, for example, a contrast value defined by the sum of squares of adjacent pixels can be calculated, and each contrast value is evaluated by changing the focal position. Then, the position where the contrast value is maximized is determined as the in-focus position.

例えば、特許文献1には、撮像された全画素またはその一部の画素によりコンラスト値を演算するコントラストAF方式の焦点調節装置が記載されている。
特開2002−162558号公報
For example, Patent Document 1 describes a contrast AF type focus adjustment device that calculates a contrast value using all or some of the captured pixels.
JP 2002-162558 A

しかし、無染色細胞のような位相物体の観察においては、合焦点位置での画像はむしろコントラスト値が最小(あるいは極小)になるという現象から、上記のようなオートフォーカス方式を適用できないという問題が起こる。そしてこの問題により、無染色細胞のような被写体に適応できるオートフォーカス方式は今まで存在していなかった。   However, in the observation of phase objects such as unstained cells, there is a problem that the autofocus method as described above cannot be applied because the contrast value of the image at the in-focus position is rather minimal (or minimal). Occur. Due to this problem, there has been no autofocus method that can be applied to subjects such as unstained cells.

一方、生細胞を染色せずに観察したいという需要は大きい。その為のひとつの観察手法として蛍光観測が挙げられる。蛍光観測は通常の染色に比べてはるかに細胞へのダメージが少ない。しかし、蛍光物質は励起光を当て続けると、褪色現象を起こしてしまう。そこで、焦点を合わせる段階では励起光を使わずに、実際の観測の段階のみに励起光を使いたいという需要も存在する。   On the other hand, there is a great demand for observing live cells without staining them. One observation technique for this purpose is fluorescence observation. Fluorescence observation is much less damaging to cells than normal staining. However, if the fluorescent material continues to be exposed to excitation light, it will cause a fading phenomenon. Therefore, there is a demand for using the excitation light only in the actual observation stage without using the excitation light in the focusing stage.

本発明では実質的に透明である無染色細胞等の位相物体に対して活用できるオートフォーカス装置を提供する。   The present invention provides an autofocus device that can be used for phase objects such as unstained cells that are substantially transparent.

本発明の上記課題は、光透過性と屈折率差を持つ被写体を写す撮像装置の自動焦点装置において、等間隔で隣り合った焦点位置での画像から差分画像を取得する差分画像取得手段と、前記差分画像のコントラスト値を算出するコントラスト算出手段と、算出された前記コントラスト値の最大値を与える焦点位置を合焦点位置として決定する合焦点位置決定手段を備えることを特徴とする自動焦点装置を使うことによって達成される。   The above-mentioned problem of the present invention is a difference image acquisition means for acquiring a difference image from images at focal positions adjacent to each other at an equal interval in an autofocus device of an imaging device that captures a subject having a light transmittance and a refractive index difference. An autofocus device comprising: a contrast calculation unit that calculates a contrast value of the difference image; and an in-focus position determination unit that determines a focus position that gives the maximum value of the calculated contrast value as the in-focus position. Achieved by using.

前記差分画像取得手段は、画像を撮像する撮像手段と、撮像された前記画像を少なくとも1画面分記憶する記憶手段と、記憶された前記画像と新たに撮像された画像の差を求める差分手段を備えることによって構成することができる。   The difference image acquisition means includes an image pickup means for picking up an image, a storage means for storing the picked-up image for at least one screen, and a difference means for obtaining a difference between the stored image and a newly picked-up image. It can comprise by providing.

また、前記差分画像取得手段は、第一の焦点位置での画像を撮像する第一撮像手段と、前記第一の焦点位置から一定間隔ずれた第二の焦点位置での画像を撮像する第二撮像手段と、前記第一撮像手段によって撮像された画像と前記第二撮像手段によって撮像された画像の差をとり差分画像を生成する差分手段を備えることによっても構成することができる。   The difference image acquisition unit is configured to capture a first imaging unit that captures an image at a first focal position, and a second imaging unit that captures an image at a second focal position that is deviated from the first focal position by a predetermined interval. It can also be configured by including an imaging unit and a difference unit that generates a difference image by taking a difference between an image captured by the first imaging unit and an image captured by the second imaging unit.

また、前記差分画像取得手段は、互いに一定の光路差を持たせた第一の光路と第二の光路を共通の撮像手段に導くことによって差分画像を取得することによって構成することができる。   Further, the difference image acquisition means can be configured by acquiring a difference image by guiding the first optical path and the second optical path having a certain optical path difference to a common imaging means.

前記撮像手段はCCD(Charge Coupled Devices)であることが望ましく、ラインセンサであることも考えられる。
前記合焦点位置決定手段は、山登り法により前記コントラスト値の最大値をもとめることが考えられる。また、前記差分画像を取得する焦点位置は合焦制御中に計算されるように構成してもよい。
The imaging means is preferably a CCD (Charge Coupled Devices), and may be a line sensor.
It can be considered that the in-focus position determining means obtains the maximum value of the contrast value by a hill-climbing method. The focal position from which the difference image is acquired may be calculated during focusing control.

上記自動焦点装置は光学顕微鏡に実装されることが望ましい。また、生細胞観察装置や精密計測装置にも実装できる。   The autofocus device is preferably mounted on an optical microscope. It can also be mounted on live cell observation devices and precision measurement devices.

本発明によれば、合焦点位置では極小となるコントラスト値が差分画像のコントラスト値では最大になり、その結果、無染色細胞等の位相物体を被写体とする撮像装置においても正しく機能する自動焦点装置が提供される。   According to the present invention, the autofocus device that has the minimum contrast value at the in-focus position and the maximum contrast value of the difference image, and thus functions correctly even in an imaging device that uses a phase object such as an unstained cell as a subject. Is provided.

また、その応用として、蛍光染色された被写体を蛍光観測する際にも、焦点を合わせる段階には励起光を照射せずにすむので、褪色現象を可能な限り抑えることができる。   Further, as an application thereof, when observing fluorescence of a fluorescently stained subject, it is not necessary to irradiate the excitation light at the stage of focusing, so that the fading phenomenon can be suppressed as much as possible.

以下では、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
図1は本発明の全体の構成図である。本発明に係る実施例の一つである顕微鏡は一般的な光学顕微鏡で実施可能であり、同図においては本発明に直接的に係る部位のみが記載されている。つまり本発明の実施に利用される顕微鏡には、同図に示されないレンズ、プリズム、接眼部等の部位を含み得る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of the present invention. The microscope, which is one of the embodiments according to the present invention, can be implemented by a general optical microscope, and only the portion directly related to the present invention is shown in the figure. That is, the microscope used for carrying out the present invention may include parts such as a lens, a prism, and an eyepiece that are not shown in the drawing.

図1に示される顕微鏡の一例では、ステージ3上に置かれた試料(被写体)2は光源1に照らされ、観測光は対物レンズ4を通じて画像取得部5に導かれる。画像取得部5に達した観測光は、CCD等の撮像素子によって電気信号に変換される。   In the example of the microscope shown in FIG. 1, the sample (subject) 2 placed on the stage 3 is illuminated by the light source 1, and the observation light is guided to the image acquisition unit 5 through the objective lens 4. The observation light that has reached the image acquisition unit 5 is converted into an electric signal by an imaging device such as a CCD.

後述するように本発明の実施例では、画像取得部5で異なる焦点での画像の差分画像を取得するが、画像取得部5で通常の画像も取得する構成をしてもよい。その構成においては、取得された画像を試料の観察データの取得あるいは画面表示等にも利用する方法が考えられる。   As will be described later, in the embodiment of the present invention, the image acquisition unit 5 acquires a difference image of images at different focal points, but the image acquisition unit 5 may acquire a normal image. In that configuration, a method of using the acquired image for acquiring observation data of the sample or displaying the screen is conceivable.

画像取得部5で得られた差分画像の電気信号は、画像処理部6に受け渡され、コントラスト値が計算される。計算されたコントラスト値は、図示されない画像処理部内のメモリ等に保持され、後述する図8に代表される方法によって最大値が計算される。   The electrical signal of the difference image obtained by the image acquisition unit 5 is transferred to the image processing unit 6 and a contrast value is calculated. The calculated contrast value is held in a memory or the like in the image processing unit (not shown), and the maximum value is calculated by a method represented by FIG.

制御部7では、画像処理部6で計算されたコントラスト値を基に、焦点位置を制御する。このとき、ステージ3を制御する方法と対物レンズ4を制御する方法が考えられるが、本発明ではどちらの方法を採用しても構わない。   The control unit 7 controls the focal position based on the contrast value calculated by the image processing unit 6. At this time, a method of controlling the stage 3 and a method of controlling the objective lens 4 are conceivable, but either method may be adopted in the present invention.

図2は合焦位置前後での無染色細胞の見え方を示す模式図である。同図において(c)は合焦位置での無染色細胞の見え方を示し、(b)は合焦位置の手前での見え方(前ピン像)であり(a)はさらに手前での見え方を示している。同様に、(d)と(e)は合焦位置の後ろでの見え方(後ピン像)である。   FIG. 2 is a schematic diagram showing how unstained cells appear before and after the in-focus position. In the same figure, (c) shows how the unstained cells appear at the in-focus position, (b) shows the appearance before the in-focus position (front pin image), and (a) shows the appearance further in front. Shows the direction. Similarly, (d) and (e) are views (rear pin image) behind the in-focus position.

同図に示されるように、無染色細胞においては、合焦位置での観察ではむしろコントラスト値が低く、その前後でコントラスト値が最大となる。つまり、焦点位置とコントラスト値のグラフを図示すると図3のようになる。   As shown in the figure, in the unstained cells, the contrast value is rather low in the observation at the in-focus position, and the contrast value becomes maximum before and after that. That is, a graph of the focal position and the contrast value is shown in FIG.

図2から理解されるもう一つの現象として、前ピン像(b)と後ピン像(d)では明暗の位置が反転していることが挙げられる。つまり、前ピン像(b)と後ピン像(d)の差を取った差分画像では明暗が増幅され、前ピン像(a)と前ピン像(b)の差分画像では明暗が打ち消しあう。この現象をグラフにすると図4のようになる。同図では、等間隔の焦点位置での差分画像のコントラスト値をグラフ化したものである。この図から解るように、単なるコントラスト値では極小であったものが、差分画像のコントラスト値では合焦位置で最大となる。   Another phenomenon that can be understood from FIG. 2 is that the light and dark positions are reversed in the front pin image (b) and the rear pin image (d). That is, light and dark are amplified in the difference image obtained by taking the difference between the front pin image (b) and the rear pin image (d), and light and dark are canceled out in the difference image between the front pin image (a) and the front pin image (b). A graph of this phenomenon is shown in FIG. In the same figure, the contrast value of the difference image in the focus position of equal intervals is graphed. As can be seen from this figure, the mere contrast value is minimal, but the contrast value of the difference image is maximum at the in-focus position.

この現象の理由を簡単に説明すると次のようになる。特開2005−218379号公報に示されているように、細胞表面で回折する光線(あるいは散乱する光線)と直進する光線は合焦位置では位相差がないので干渉が起きない。しかし、焦点位置をずらすことによって光路差が生まれた場合、これらの光線に干渉が起こる。一方、無染色細胞は実質的に透明であるが、内部に屈折率の違いを持っている。このことにより、細胞内を通過した光線は通過した部分に応じて位相分布を持っている。その結果、焦点位置のずれによる位相差が無染色細胞の持つ位相分布に相関した明暗を生み、無染色細胞が可視化される。また、焦点位置をずらすことによって生じる位相差は、合焦位置では位相差が0になることからも解るように、合焦点位置の前後で反転する。このことをコントラストいう視点で説明すると、合焦点位置の前後で無染色細胞のコントラストが反転することを意味する。   The reason for this phenomenon will be briefly described as follows. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-218379, there is no phase difference between the light beam diffracted on the cell surface (or the light beam scattered) and the light beam traveling straight, and there is no phase difference at the in-focus position. However, when an optical path difference is produced by shifting the focal position, interference occurs in these light beams. On the other hand, unstained cells are substantially transparent, but have a refractive index difference inside. Thus, the light beam that has passed through the cell has a phase distribution according to the portion that has passed through. As a result, the phase difference due to the shift of the focal position produces light and dark correlated with the phase distribution of the unstained cells, and the unstained cells are visualized. Further, the phase difference caused by shifting the focal position is reversed before and after the focal position, as can be seen from the fact that the phase difference becomes 0 at the focal position. If this is explained in terms of contrast, it means that the contrast of unstained cells is reversed before and after the focal point position.

本発明ではこの現象を利用することによって、無染色細胞のような、実質的に透明な被写体においても合焦位置を決定できるオートフォーカス機能を実現する。なお上述の現象は、位相差を発生させる被写体ならばすべてに当てはまる。よって、本発明の適応範囲は無染色細胞に制限されるものではない。例えば、半導体基板、金属表面やガラス基板上に形成された微細な凹凸を観察する計測器にも利用できる。   In the present invention, by utilizing this phenomenon, an autofocus function capable of determining a focus position even in a substantially transparent subject such as an unstained cell is realized. Note that the above phenomenon applies to all subjects that generate a phase difference. Therefore, the applicable range of the present invention is not limited to unstained cells. For example, it can be used for a measuring instrument for observing fine irregularities formed on a semiconductor substrate, a metal surface or a glass substrate.

図5は本発明の実施例における、画像取得部5の第一実施形態について説明する図である。入射された観測光はCCD等の撮像素子8によって電気情報に変換される。その画像情報は後段の画像バッファ9に一時記憶される。その後、観察ステージ3あるいは対物レンズ4等を制御することによって、等間隔で隣り合った焦点位置での画像情報を取得する。このように取得された異なる焦点での画像情報を画像差分処理部10に通して差分画像を取得する。この繰り返しをすることによって差分画像を取得する。この構成の利点は、比較的高価なデバイスであるCCD等の設置個数を一つにとどめることができることにある。また、CCDから出力を差分画像処理部に通さずに、そのまま別の観察装置へと抜き出す構成も容易にできる。   FIG. 5 is a diagram illustrating a first embodiment of the image acquisition unit 5 in the embodiment of the present invention. The incident observation light is converted into electrical information by the image sensor 8 such as a CCD. The image information is temporarily stored in the subsequent image buffer 9. Thereafter, by controlling the observation stage 3 or the objective lens 4, image information at focal positions adjacent to each other at equal intervals is acquired. The image information at different focal points obtained in this way is passed through the image difference processing unit 10 to obtain a difference image. By repeating this process, a difference image is acquired. An advantage of this configuration is that the number of CCDs, which are relatively expensive devices, can be limited to one. In addition, it is possible to easily extract the output from the CCD to another observation apparatus without passing through the difference image processing unit.

図6は本発明の実施例における、画像取得部5の第二実施形態について説明する図である。入射された観測光はビームスプリッタ11によって二つの光路に分離される。それぞれ一定の光路差を持った異なる焦点位置にCCD等の撮像素子8を設け、2つの焦点位置における画像情報を同時に取得する。後段にて、2つの画像情報を差分画像処理部に通して差分画像を取得する。この構成の利点はステージ移動せずに等間隔で隣り合った焦点位置での画像を取得して差分画像を取得できるという点で、合焦時間の短縮が期待できることにある。   FIG. 6 is a diagram illustrating a second embodiment of the image acquisition unit 5 in the embodiment of the present invention. The incident observation light is separated into two optical paths by the beam splitter 11. Imaging elements 8 such as CCDs are provided at different focal positions each having a certain optical path difference, and image information at the two focal positions is acquired simultaneously. In the subsequent stage, the two image information is passed through the difference image processing unit to obtain a difference image. The advantage of this configuration is that it is possible to obtain a difference image by acquiring images at focal positions adjacent to each other at equal intervals without moving the stage.

図7は本発明の実施例における、画像取得部5の第三実施形態について説明する図である。入射された観測光はビームスプリッタ11によって二つの光路に分離される。その後、分離された二つの光路はレンズやプリズムやミラー等によって光路差を付けられ、同一の撮像素子8に入力される。このとき、二つの光路が撮像素子8の半画面ずつを使うように設定する。そして、後段の差分画像処理部10において、二つの画像から差分画像を生成する。この構成の利点は、比較的高価なデバイスであるCCD等の設置個数を一つにとどめることができながら、一回の焦点位置移動で差分画像取得ができることにある。また、CCD等の個体差を排除して正確な測定にも適うことが期待される。   FIG. 7 is a diagram illustrating a third embodiment of the image acquisition unit 5 in the embodiment of the present invention. The incident observation light is separated into two optical paths by the beam splitter 11. After that, the two separated optical paths are given an optical path difference by a lens, a prism, a mirror, or the like, and input to the same image sensor 8. At this time, the two optical paths are set to use half screens of the image sensor 8. Then, the difference image processing unit 10 in the subsequent stage generates a difference image from the two images. The advantage of this configuration is that a difference image can be acquired by a single movement of the focal position while the number of CCDs, which are relatively expensive devices, can be limited to one. It is also expected to be suitable for accurate measurement by eliminating individual differences such as CCD.

図8では本発明の実施例における差分画像のコントラスト値の最大値を求める方法を説明する。この方法はいわゆる山登り法と呼ばれる方法を使ったものである。
まず、CCD等のセンサを読み込み、焦点位置の異なる画像を取得する(S1)。次に取得した画像から画素ごとの差分データ(差分画像)を作成する(S2)。その後、差分画像のコントラスト値を計算し(S3)、その結果をメモリへ保管する(S4)。
FIG. 8 illustrates a method for obtaining the maximum contrast value of the difference image in the embodiment of the present invention. This method uses a so-called hill-climbing method.
First, a sensor such as a CCD is read to acquire images with different focal positions (S1). Next, difference data (difference image) for each pixel is created from the acquired image (S2). Thereafter, the contrast value of the difference image is calculated (S3), and the result is stored in the memory (S4).

次の段階として、ステージや対物レンズなどを制御して、焦点位置を移動させる(S5)。そして同様に、画像を取得し、差分データを作成し、コントラスト値を計算する(S6−S8)。その後、メモリに保管されているコントラスト値と比較をし、この値より大きければ(S9がNo)、S4へ戻り保管されているコントラスト値を更新する。   As the next step, the focus position is moved by controlling the stage and the objective lens (S5). Similarly, an image is acquired, difference data is created, and a contrast value is calculated (S6-S8). Thereafter, the contrast value stored in the memory is compared, and if it is larger than this value (S9 is No), the process returns to S4 to update the stored contrast value.

もし、コントラスト値がメモリに保管されているものよりも小さければ(S9がYes)、一段階前の焦点位置がコントラスト値の最大であったことが解る。よって、焦点位置を一段階戻すことによって、合焦点を見つけ出すことができる。   If the contrast value is smaller than that stored in the memory (Yes in S9), it is understood that the focus position one step before was the maximum contrast value. Therefore, the focal point can be found by returning the focal position by one step.

なお、本発明におけるコントラスト値の最大値を決定する方法は、上記の山登り法に限定されるものではない。例えば、上記の山登り法を実行した後に、画像を取得する焦点位置の間隔を狭めてコントラスト値を計測することにより、合焦点位置の精度を高める方法も考えられる。また、計測されたコントラスト値の変化から合焦点位置を予測して、画像を取得する焦点位置の間隔を制御すれば、合焦時間を短縮する方法も考えられる。さらに、等間隔の焦点位置での画像を最初にすべて取得してから、それぞれの差分画像を生成し、これらのコントラスト値の最大を求めてもよい。この方法は確実に最大点を割り出すことができると期待される。   Note that the method of determining the maximum contrast value in the present invention is not limited to the above-described hill-climbing method. For example, after executing the above-described hill-climbing method, a method of increasing the accuracy of the in-focus position by measuring the contrast value by narrowing the interval between the focus positions from which images are acquired can be considered. A method of shortening the focusing time is also conceivable if the focal position is predicted from the measured change in contrast value and the interval between the focal positions at which images are acquired is controlled. Further, after all images at the focal positions at equal intervals are first acquired, respective difference images may be generated to obtain the maximum of these contrast values. This method is expected to reliably determine the maximum point.

最後にコントラスト値の計算方法に関して補足する。コントラスト値と呼ばれる数値の定義は様々なものがある。簡単な例では、最も明るい部分の輝度と最も暗い部分の輝度の差をもってコントラスト値とするものがある。つまり、コントラスト値Cは次式で与えられる。   Finally, a supplementary explanation will be given regarding the method of calculating the contrast value. There are various definitions of numerical values called contrast values. In a simple example, the contrast value is determined by the difference between the brightness of the brightest part and the brightness of the darkest part. That is, the contrast value C is given by the following equation.

ただし、Ijは各画素ごとの輝度を表す。この定義に限らず一般に、コントラストの定義には絶対値や最大値を含む。その結果、図8のフローチャートにおけるS2とS3(あるいはS7とS8)は順序を変えることができない。つまり、「2つの画像の差分画像のコントラスト値」と「2つの画像のコントラスト値の差」は異なる。 Here, I j represents the luminance for each pixel. In general, the definition of the contrast includes an absolute value and a maximum value. As a result, the order of S2 and S3 (or S7 and S8) in the flowchart of FIG. 8 cannot be changed. That is, the “contrast value of the difference image between the two images” and the “difference between the contrast values of the two images” are different.

以上の構成によって、無染色細胞等の実質的に透明である物体を被写体とする撮像装置においても、自動焦点装置が提供される。   With the above configuration, an autofocus device is also provided in an imaging apparatus that uses a substantially transparent object such as an unstained cell as a subject.

本発明の実施例の全体構成図である。It is a whole block diagram of the Example of this invention. 無染色細胞の前ピン、合焦位置、後ピンでの見え方を示す図である。It is a figure which shows how the unstained cell looks with the front pin, a focus position, and a back pin. 焦点位置とコントラスト値の関係を説明するグラフである。It is a graph explaining the relationship between a focus position and a contrast value. 焦点位置と差分画像のコントラスト値の関係を説明するグラフである。It is a graph explaining the relationship between a focus position and the contrast value of a difference image. 画像取得部の第一実施形態について説明する図である。It is a figure explaining 1st embodiment of an image acquisition part. 画像取得部の第二実施形態について説明する図である。It is a figure explaining 2nd embodiment of an image acquisition part. 画像取得部の第三実施形態について説明する図である。It is a figure explaining 3rd embodiment of an image acquisition part. 本発明の実施例における山登り法を説明する図である。It is a figure explaining the mountain climbing method in the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・光源
2・・・試料(被写体)
3・・・ステージ
4・・・対物レンズ
5・・・画像取得部
6・・・画像処理部
7・・・制御部
8・・・撮像素子
9・・・画像バッファ
10・・・差分画像処理部
11・・・ビームスプリッタ
12・・・レンズ/プリズム
1 ... light source 2 ... sample (subject)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Stage 4 ... Objective lens 5 ... Image acquisition part 6 ... Image processing part 7 ... Control part 8 ... Imaging element 9 ... Image buffer 10 ... Difference image processing Part 11: Beam splitter 12: Lens / prism

Claims (12)

光透過性と屈折率差を持つ被写体を写す撮像装置の自動焦点装置において、
等間隔で隣り合った焦点位置での画像から差分画像を取得する差分画像取得手段と、
前記差分画像のコントラスト値を算出するコントラスト算出手段と、
算出された前記コントラスト値の最大値を与える焦点位置を合焦点位置として決定する合焦点位置決定手段を
備えることを特徴とする自動焦点装置。
In an autofocus device of an imaging device that captures a subject having a light transmittance and a refractive index difference,
Differential image acquisition means for acquiring a differential image from images at focal positions adjacent at equal intervals;
Contrast calculation means for calculating a contrast value of the difference image;
An automatic focusing apparatus, comprising: an in-focus position determining unit that determines a focus position that gives the calculated maximum contrast value as an in-focus position.
前記差分画像取得手段は、
画像を撮像する撮像手段と、
撮像された前記画像を少なくとも1画面分記憶する記憶手段と、
記憶された前記画像と新たに撮像された画像の差を求める差分手段を
備えることを特徴とする、上記請求項1に記載の自動焦点装置。
The difference image acquisition means includes
An imaging means for capturing an image;
Storage means for storing the captured image for at least one screen;
2. The autofocus device according to claim 1, further comprising difference means for obtaining a difference between the stored image and a newly captured image.
前記差分画像取得手段は、
第一の焦点位置での画像を撮像する第一撮像手段と、
前記第一の焦点位置から一定間隔ずれた第二の焦点位置での画像を撮像する第二撮像手段と、
前記第一撮像手段によって撮像された画像と前記第二撮像手段によって撮像された画像の差をとり差分画像を生成する差分手段を
備えることを特徴とする、上記請求項1に記載の自動焦点装置。
The difference image acquisition means includes
First imaging means for imaging an image at a first focal position;
Second imaging means for imaging an image at a second focal position that is deviated from the first focal position by a fixed interval;
The autofocus device according to claim 1, further comprising a difference unit that generates a difference image by taking a difference between an image captured by the first image capturing unit and an image captured by the second image capturing unit. .
前記差分画像取得手段は、
互いに一定の光路差を持たせた第一の光路と第二の光路を共通の撮像手段に導くことによって差分画像を取得する
ことを特徴とする、上記請求項1に記載の自動焦点装置。
The difference image acquisition means includes
2. The autofocus device according to claim 1, wherein the difference image is obtained by guiding the first optical path and the second optical path having a constant optical path difference to a common imaging unit.
前記撮像手段はCCD(Charge Coupled Devices)であることを特徴とする、上記請求項2から4の何れかに記載の自動焦点装置。   5. The autofocus device according to claim 2, wherein the imaging means is a CCD (Charge Coupled Devices). 前記撮像手段はラインセンサであることを特徴とする、上記請求項2から4の何れかに記載の自動焦点装置。   5. The autofocus device according to claim 2, wherein the image pickup unit is a line sensor. 前記合焦点位置決定手段は、山登り法により前記コントラスト値の最大値をもとめることを特徴とする、上記請求項1から6の何れかに記載の自動焦点装置。   7. The automatic focusing apparatus according to claim 1, wherein the in-focus position determining unit obtains the maximum value of the contrast value by a hill-climbing method. 前記差分画像を取得する焦点位置は合焦制御中に計算されることを特徴とする、上記請求項1から6の何れかに記載の自動焦点装置。   The autofocus device according to any one of claims 1 to 6, wherein a focus position at which the difference image is acquired is calculated during focus control. 上記請求項1から8の何れかに記載の自動焦点装置を備えることを特徴とする光学顕微鏡。   An optical microscope comprising the autofocus device according to any one of claims 1 to 8. 上記請求項1から8の何れかに記載の自動焦点装置を備えることを特徴とする生細胞観察装置。   A live cell observation device comprising the autofocus device according to any one of claims 1 to 8. 上記請求項1から8の何れかに記載の自動焦点装置を備えることを特徴とする精密計測装置。   A precision measuring device comprising the autofocus device according to any one of claims 1 to 8. 光透過性を持ち、内部に屈折率差を持つ被写体を写す撮像装置の合焦点位置を決定する方法において、
複数の焦点位置での画像を撮像し、
前記画像のうち隣り合った焦点位置での二枚の画像から差分画像を生成し、
生成された前記差分画像のコントラストを算出し、
算出された前記コントラストが最大となる差分画像を決定することによって、
合焦点位置を決定する方法。
In a method for determining a focal point position of an imaging device that has a light transmission property and captures an object having a refractive index difference therein,
Take images at multiple focal positions,
A difference image is generated from two images at adjacent focal positions among the images,
Calculate the contrast of the generated difference image,
By determining the difference image that maximizes the calculated contrast,
A method for determining the in-focus position.
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Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013231990A (en) * 2013-06-26 2013-11-14 Hamamatsu Photonics Kk Image acquisition device and focus method of image acquisition device
WO2015151616A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 富士フイルム株式会社 Cell imaging control device, method, and program
WO2016051912A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 株式会社Screenホールディングス Image processing method and image processing device
JP2017005593A (en) * 2015-06-12 2017-01-05 株式会社Screenホールディングス Imaging apparatus and imaging method
US9860437B2 (en) 2011-12-19 2018-01-02 Hamamatsu Photonics K.K. Image capturing apparatus and focusing method thereof
US9921392B2 (en) 2011-12-19 2018-03-20 Hamamatsu Photonics K.K. Image capturing apparatus and focusing method thereof
US9971140B2 (en) 2011-12-19 2018-05-15 Hamamatsu Photonics K.K. Image capturing apparatus and focusing method thereof
JP2018163248A (en) * 2017-03-24 2018-10-18 株式会社Screenホールディングス Image acquisition method and image acquisition device
JP2018163249A (en) * 2017-03-24 2018-10-18 株式会社Screenホールディングス Region determination method
US10298833B2 (en) 2011-12-19 2019-05-21 Hamamatsu Photonics K.K. Image capturing apparatus and focusing method thereof
US10458781B2 (en) 2016-01-08 2019-10-29 Olympus Corporation Sample shape measuring method and sample shape measuring apparatus
US10458785B2 (en) 2015-05-20 2019-10-29 Olympus Corporation Sample shape measuring method and sample shape measuring apparatus
US10697764B2 (en) 2016-11-17 2020-06-30 Olympus Corporation Sample shape measuring apparatus for calculating a shape of a sample disposed between an illumination optical system and an observation optical system
US10705325B2 (en) 2014-02-24 2020-07-07 Olympus Corporation Focusing method, measuring method, principal point detecting method, focusing device, measuring device, and principal point detecting device
US10969562B2 (en) 2017-10-18 2021-04-06 Olympus Corporation Observation device and focus adjustment method
US11175129B2 (en) 2016-04-05 2021-11-16 Olympus Corporation Sample shape measuring method and sample shape measuring apparatus
JP2022044688A (en) * 2015-10-19 2022-03-17 モレキュラー デバイシーズ, エルエルシー Microscope system with transillumination-based autofocusing for photoluminescence imaging

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0915506A (en) * 1995-04-28 1997-01-17 Hitachi Ltd Method and device for image processing
JP2000031620A (en) * 1998-07-16 2000-01-28 Rohm Co Ltd Method of mounting temperature fuse to circuit board
JP2002318343A (en) * 2001-04-23 2002-10-31 Mitsubishi Rayon Co Ltd Focus level detecting mechanism and focusing method
JP2003067732A (en) * 2001-08-23 2003-03-07 Pentax Corp Film scanner
WO2005114287A1 (en) * 2004-05-24 2005-12-01 Hamamatsu Photonics K.K. Microscope
WO2005114293A1 (en) * 2004-05-24 2005-12-01 Hamamatsu Photonics K.K. Microscope
JP2006003803A (en) * 2004-06-21 2006-01-05 Olympus Corp Device for obtaining focusing information and method for obtaining focusing information
JP2007316133A (en) * 2006-05-23 2007-12-06 Nikon Corp Observing device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0915506A (en) * 1995-04-28 1997-01-17 Hitachi Ltd Method and device for image processing
JP2000031620A (en) * 1998-07-16 2000-01-28 Rohm Co Ltd Method of mounting temperature fuse to circuit board
JP2002318343A (en) * 2001-04-23 2002-10-31 Mitsubishi Rayon Co Ltd Focus level detecting mechanism and focusing method
JP2003067732A (en) * 2001-08-23 2003-03-07 Pentax Corp Film scanner
WO2005114287A1 (en) * 2004-05-24 2005-12-01 Hamamatsu Photonics K.K. Microscope
WO2005114293A1 (en) * 2004-05-24 2005-12-01 Hamamatsu Photonics K.K. Microscope
JP2006003803A (en) * 2004-06-21 2006-01-05 Olympus Corp Device for obtaining focusing information and method for obtaining focusing information
JP2007316133A (en) * 2006-05-23 2007-12-06 Nikon Corp Observing device

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9971140B2 (en) 2011-12-19 2018-05-15 Hamamatsu Photonics K.K. Image capturing apparatus and focusing method thereof
US10571664B2 (en) 2011-12-19 2020-02-25 Hamamatsu Photonics K.K. Image capturing apparatus and focusing method thereof
US10298833B2 (en) 2011-12-19 2019-05-21 Hamamatsu Photonics K.K. Image capturing apparatus and focusing method thereof
US9860437B2 (en) 2011-12-19 2018-01-02 Hamamatsu Photonics K.K. Image capturing apparatus and focusing method thereof
US9921392B2 (en) 2011-12-19 2018-03-20 Hamamatsu Photonics K.K. Image capturing apparatus and focusing method thereof
JP2013231990A (en) * 2013-06-26 2013-11-14 Hamamatsu Photonics Kk Image acquisition device and focus method of image acquisition device
US10705325B2 (en) 2014-02-24 2020-07-07 Olympus Corporation Focusing method, measuring method, principal point detecting method, focusing device, measuring device, and principal point detecting device
WO2015151616A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 富士フイルム株式会社 Cell imaging control device, method, and program
JP2015194544A (en) * 2014-03-31 2015-11-05 富士フイルム株式会社 Cell imaging control device, method, and program
US10036882B2 (en) 2014-09-30 2018-07-31 SCREEN Holdings Co., Ltd. Image processing method and image processing apparatus for cells carried in container
JP2016071588A (en) * 2014-09-30 2016-05-09 株式会社Screenホールディングス Image processing method and image processor
WO2016051912A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 株式会社Screenホールディングス Image processing method and image processing device
CN106062606A (en) * 2014-09-30 2016-10-26 株式会社思可林集团 Image processing method and image processing device
US10458785B2 (en) 2015-05-20 2019-10-29 Olympus Corporation Sample shape measuring method and sample shape measuring apparatus
JP2017005593A (en) * 2015-06-12 2017-01-05 株式会社Screenホールディングス Imaging apparatus and imaging method
JP2022044688A (en) * 2015-10-19 2022-03-17 モレキュラー デバイシーズ, エルエルシー Microscope system with transillumination-based autofocusing for photoluminescence imaging
JP7248833B2 (en) 2015-10-19 2023-03-29 モレキュラー デバイシーズ, エルエルシー A Microscope System with Transillumination-Based Autofocusing for Photoluminescence Imaging
US10458781B2 (en) 2016-01-08 2019-10-29 Olympus Corporation Sample shape measuring method and sample shape measuring apparatus
US11175129B2 (en) 2016-04-05 2021-11-16 Olympus Corporation Sample shape measuring method and sample shape measuring apparatus
US10697764B2 (en) 2016-11-17 2020-06-30 Olympus Corporation Sample shape measuring apparatus for calculating a shape of a sample disposed between an illumination optical system and an observation optical system
JP2018163249A (en) * 2017-03-24 2018-10-18 株式会社Screenホールディングス Region determination method
JP2018163248A (en) * 2017-03-24 2018-10-18 株式会社Screenホールディングス Image acquisition method and image acquisition device
US10969562B2 (en) 2017-10-18 2021-04-06 Olympus Corporation Observation device and focus adjustment method

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